Технология приготовления водоугольных суспензий.

Разработанная институтом ВНИПИ гидротрубопровод с участием итальянской фирмы «Снампроджетти» [14] технологическая схема приготовления ВУС предусматривала использование угля либо с обезвоживающей фабрики (ОФ) шахты «Инская» (уголь кл. 0-3 или 0, 5-13 мм марки Г пласта Грамотеинский, либо привозного угля марок Г и Д. Основным технологическим процессом приготовления ВУС является мокрое измельчение угля. Применялось 2-х стадийное измельчение: части угля в шаровой двухкамерной мельнице типа 1456А и другой, большей части угля, в стержневой мельнице типа МШЦ 1500× 3000. Техническая характеристика мельниц приведена в табл. 1.6.

Таблица 1.6

Техническая характеристика мельниц

Согласно технологии 2-х стадийного измельчения тонкое (до кл. 0 – 25) мокрое измельчение 30-35% угля осуществляется в присутствии реагента-пластификатора НФУ (С₃) в шаровой мельнице, а окончательное измельчение остальной массы угля (65-70)%, вместе с суспензией после шаровой мельницы, выполняли в стержневой мельнице. Готовую суспензию из бака винтовыми насосами перекачивали в аккумулирующий бункер ОФ вместимостью 450 м³. Технологическая схема приготовления ВУС с 2-х стадийным измельчением приведена на рис. 1.9.

Рис. 1.10. Технологическая схема установки приготовления водоугольных

суспензий на ОФ шахты «Инская»:

1- конвейеры, 2 – дробилка молотковая, 3 – бункеры исходного угля, 4 – дозаторы,

5 и 6 – шаровая и стержневая мельницы, 7 – расходный бак, 8 – баки для суспензии,

9 и 10 – насосы центробежные, 11 – насосы винтовые, 12 – бункер аккумулируюший,

13 – резервуар, 14 – мешалка, 15 – резервуар раствора реагента, 16 – насосы химические,

17 – расходный бак реагента; (штриховые линии – трубопроводы реагента)

Работы по приготовлению устойчивой к расслоению ВУС предполагалось провести в два этапа. На первом, по технологической схеме, приведенной на рис.1.1 были получены ВУС с удовлетворительными для трубопроводного транспорта свойствами. При этом в шаровую мельницу 5 (рис. 1.1) подавали 350 кг/ч угля кл. 0-3 мм со средней влажностью 13, 3%, 450 л воды и 32 л/ч 40%-ного раствора пластификатора. В результате тонкого измельчения угля массовая доля твердого составила 43, 6%, а выход фракций класса < 0, 025 мм – 80, 9%.

В стержневую мельницу подавали 1900 кг/ч угля со средней влажностью 13, 3%, 1, 345 л/ч суспензии из шаровой мельницы и 600 л/ч воды.

Конечная эффективная вязкость ВУС при этом составляла 0, 81-0, 95 Па·с при скорости сдвига 16, 2 с^-1. Как указывается в [14], изменения вязкости зависели от колебаний массовой доли твердой фазы и зольности исходного угля. Приготовленную суспензию хранили в аккумулирующей емкости вместимостью 450 м³ от 10 до 33 суток. За время хранения она не расслаивалась и не изменяла текучести.

На втором этапе ставилась задача снижения удельной стоимости приготовления ВУС. Применение 2-х стадийного измельчения с использованием шаровой и стержневой мельниц значительно удорожало технологию приготовления. Для снижения стоимости предполагалось исключить из технологии один измельчительный передел и всю угольную массу измельчать в шаровой мельнице. При этом нагрузка на мельницу была доведена до 3700 кг/ч со средней влажностью 12, 5% при подаче 1300 л/ч воды и 280 л/ч 16%-ного раствора пластификатора НФУ. Выполненные лабораторные исследования показали, что за счет исключения стержневой мельницы и увеличения нагрузки на шаровую мельницу и при сохранении требуемых свойств ВУС энергоемкость процесса приготовления может снизиться в 2, 4 раза и составляет 47, 6 кВт·ч на 1 т сухого угля. Одновременно проводились работы по возможности замены дефицитной и дорогостоящей пластифицирующей добавки НФУ (С₃) на менее дорогие, приготовленные из отходов целлюлозно-бумажного производства – лигносульфонат (ЛСТ), а также на основе углещелочных реагентов (УЩР).

В табл. 1.7 приведены характеристики ВУС, приготовленные по двухстадийной и одностадийной технологиям помола с различными пластифицирующими добавками.

В результате опытной проверки усовершенствованной технологии приготовления ВУС было установлено:

- реологические характеристики ВУС_ЛСТ и ВУС_УЩР практически идентичны;

- наибольшее влияние на реологические характеристики ВУС оказывают концентрация угольных частиц и зольность угля;

- в исследованных диапазонах концентрации ВУС не отмечено существенного влияния гранулометрического состава на реологические характеристики;

- увеличение концентрации угольных частиц приводит к увеличению эффективной вязкости суспензии и уменьшению структурного числа.

Таблица 1.7

Характеристики ВУС, приготовленных по 2-х и 1-стадийной

технологиям с разными пластифицирующими добавками

Эксперименты, проведенные на кольцевом гидродинамическом стенде, показали на некоторое непостоянство реологических характеристик, особенно по величине вязкости суспензии [14], но при этом сохранялась седиментационная устойчивость для ВУС_ЛСТ. Тем не менее, отмечается образование осадка в начальный период транспортирования ВУС_УЩР, что объяснялось высокой температурой приготовленной партии суспензии. Повышение вязкости на выходе из кольцевого трубопровода для ВУС_ЛСТ в 6 раз, а для ВУС_УЩР в 2, 1 раза могло быть вызвано «старением» суспензии при многократном прохождении по кольцевому трубопроводу, что указывает на зависимость реологических характеристик данных ВУС от времени.

Главной задачей дипломного проекта является разработатка системы гидравлического транспортирования ВУС протяжённостью 262 км от Беловской тепловой электростанции до Тэц №5 в городе Новосибирске.